Холодильная установка

Холодильная установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИСМУ СВИДЕТЕДЫ:ТВЪ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.09.75 (21) 2173353.06 (51) М. Кл."" Г 25В 9.00

Г 25,1 5/00 с присоединением заявки №

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.05.77. Бюллетень № 20 (53) УД К 621.574 (088.8) Дата опубликования сгисания 22.06.77 (72) Авторы изобретения

Г. И. Ворониы, A. М. Архаров., М. М. Дубини!I, В. В. Ссрпинский, В. С. Никифоров, И. А. Калинникова, H. A. Федосеев» и Ю. В. Никифоров (71) Заявитель (54) ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Государственный комитет (23) Г1риоритет

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к холодильным установкам, работающим по типу одноступенчатой машины Гиффорда — Мак Магона, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства.

Известны установки для получения низких температур, работающие по замкнутому циклу Гиффорда — Мак Магона, содержащие компрессор, соединенный через ресиверы высокого и низкого давлений, регенератор и автоматические клапаны с цилиндром, в котором находится поршень-вытеснитель.

В таких установках газ циркулирует по замкнутому контуру, перенося тепло, воспринятое им от внешнего объекта охлаждения при низкой температуре, на более высокий температурный уровень. Однако в этих установках невозможно одновременно с получением холода производить разделение газовой смеси.

Наиболее близким решением к изобретению является холодильная установка, работающая по огкрытому циклу Гиффорда — Мак Магона, содержащая компрессор, соединенный через фильтр-осушитель с цилиндром, в котором перемещается поршень-вытеснитель, адсорбер, регенераторы и дополнительный компрессор для отвода отделяемого от смеси компонента, включенный в схему установки через ресиверы высокого и низкого давлений, и автоматическую клапанную группу. Адсорбер встроен в нижшою (холодную часть) цилиндра, в котором находится поршень-вытеснитель.

В такой установке время адсорбции газа обратно пропорционально числу циклов в единицу времени, а холодопропзводительность прямо пропорциональна. Следовательно прп применении холодильной установки для разделения некоторых газовых смесей может оказаться, что время адсорбции газа столь мало, что отделяемый от газовой смеси компонент не будет успевать aäñoðállðoâàòüñÿ, т. е. разделение газовой смеси будет малоэффективным. Зависимость времени адсорбции газа от цикличности холодильной установки может являться серьезным ограничением прп использовании этой холодильной установки для разделения некоторых газовых смесей.

Цель изобретения — повышение чистоты отделяемого компонента.

3То достигается тем, что B предлагаемой установке за ресивером высокого давления установлен двухполостной вытеснитель, например, мембранного типа, подключенный одной полостью через один из регенераторов к выходному участку, а другой через встроенный в этот регенератор змеевик к входному участку адсорбера, причем адсорбер выполнен вы3О носным и соединен с холодной полостью ци560109 !1Iliдра и с рсгспсраторамп с ИОмоль!О 3BTQматпческпх клапанов, дсйствуюг их по заданной программе.

1-Ia чертеже схематически показана описываемая холодильная установка.

Установка включает компрессор 1, соединенный черсз фильтр-осушптель 2 с цилиндром 3, в котором перемещается поршень-вытеснитель 4, и с адсорбером 5 через регенератор б. Адсорбер 5 представляет собой теплообменный аппарат, заполненный послойно сорбентом и теплоемкой массой, например алюминиевой стружкой. Установка включает та;аке дополнительный компрессор 7 для отвода отделяемого от смеси компонента, который через рссивср 8 высоко"o давления соединен с двухполосным вь|теснптелсм 9, а через ресивер 10 низкого давления и рс:снератор

11 с адсорбером 5. Выгеспитель 9 подключен одной своей полостью через рсгенератор 11 к вы..одному участку адсорбера 5, а другой-через встроенный в регенератор змеевик 12 к входному участку адсорбера 5. Установка содержит также к."!апанну!О Г1)уппу, состоящ, 10 из автоматически перекгпо гающпхся кла1гапов 13 — 26.

Работа установки циклична. Цикл сосгопт пз трех режи!!Ов: а !Сорбционного, вытеснитсльного и десорбцпонного. Работа установки на этих режимах начинается после того, как адсорбер 5 и регенсраторы 6 и 11 охлаждены до рабочей температуры 90 — 120 К. Поэтому началу работы предшествует период запуска установки. Принцип работы установки поясняется на примере получения чистого кислорода из воздуха.

При запуске установка работает по открытому циклу Гиффорда — Мак Магона., в которо v! получаемый холод передается насадке регенераторов 6 и 11, происходит одновременно (совмещается) с циркуляцией кислорода по замкнутому контуру. Респвер 8 ьсегда заполнен чистым кислородом под некоторым давлением (4 — 6 атм). В период запуска клапан 16 все время открыт, а клапаны 13 и 14 попеременно открываются, как в одноступенчатой машине Гиффорда — Мак Магона, Разделения газогой смеси в этот период не происходит, а холодильная нагрузка снимается в регенераторе б. В кислородном контуре открь!ты клапаны 21, 22, 18, 19 и 26, и компрессор 7 заставляет кислород циркулировать по замкнутому циклу, захо !ажнвая адсорбер 5.

В адсорбциош!ом режиме, когда поршеньвы Сспитсл!. 4 113."vo 1 I!Teil B нижней мертвой точке, клапаны 13, 15 и 17 открыва:отея, и воздух, сжатый В компрессоре 1 до давлсн!!!!

4 атм, проходит через фильтр-осушитель 2.

Б нем воздух осушается и очищается от углекислоты и поступает в установку. При ходе к верхней мертвой точке поршень-вытеснптель

4 переталкгцвает воздух в регеператор б, где

Оп Ох-!аждается до рабочей температуры, а ,аТС.v1 ПОСТунаЕт В адСОрбср 5 ЧсрЕЗ КЛаПан 15.

Когда воздух проходит через адсорбер 5, кпсэ

15

2! д

35!

-15, 30

5д

ИО

65 лород адсорбпруется в микропорах цеолита, а азот с аргопом, с адсорбируясь, проходит через клапан 17 в нижнюю подпоршневую полость цилиндра 3.

При подходе поршня-вытеснителя 4 верхней мертвой точке клапаны 17, 15 и 13 автомати cc1 Is закрываются, а клапаны 14 и 16 открываются. Происходит почти мгновенное опорож-!

1снис цилиндра 3 (выхлоп), и далее при ходе поршня-вытеснителя 4 вниз газ продолжает вытесняться в атмосферу. Когда поршень-вытеснитель 4 проходит к нижней мертвой точке клапаны 14 и 16 закрываются, а клапаны 13, 1= и 17 вновь открываются и цикл повторяется. Работа установки по открытому циклу

Гиффорда — Мак Магона с одновременной адсорбцией кислорода из воздуха продолжается в течение заданного адсорбционного режима.

По оконча ши адсорбционного ре кима адсороер 5 переключается на вытеснительный режи.,1, а линия, включающая компрессор 1, фильтр-осушптель 2, регенератор б и цилиндр

3 с поршнем-вытеснителем 4, продолжает работать как одноступенчатая машина Гиффор;;a — -Мак Магона. Причем в течение вытеснительного и десорбционного режи!!Ов клапан 15 все время закрыт, а клапан 16 открыт, и холодильная нагрузка снимается в регенераторе

6. В начале вытеснптельного режима поршень в первой полости вытеснителя 9 находится в нижней мертвой точке, а во второй— в верхней мертвой точке. Первая полость заполняется чистым кислородом под давлением

4 атм путем предварительного короткого открытия клапана 21.

Ренским начинается открытием клапанов 22, 18, 19, 25 и движением поршней вытеснителя

9. Кислород из первой полости вытесняется поршнем в регенератор 11, где он охлаждается до р" áî÷åé температуры и поступает через клапан 18 в адсорбер 5. Азот из мертвого объeìà адсорбера 5 выгалкивается поступающим кислородом в змеевик 12 регенератора 11 через клапан 19 и далее во вторую полость вытесш1теля 9 через клапан 25. В адсорбере 5 происходит его дополнительная адсорбция вследствие повышения парциального давления кислорода. Режим заканчивается, когда поршни вытеснителя 9 подходят к соответствующим мертвым точкам, продолжительность режима 5 — 10 сек, в конце режима клапаны

22, 19, 25 закрываются.

Десорбцпонный режим начинается открытием клапана 23, в результате чего кислород пз рсгенератора 11 и адсорбера 5 поступает в рссивер 10. Давление газа при этом режиме падает до — 0,01 атм, и кислород начинает дссорбироваться с цеолита и поступать в ресивер 10. Проходя через регенератор 11, кислород охлаждает насадку, нагреваясь до комнатной температуры. Во время режима компрессор 7 поддерживает постоянным давление десорбции на уровне 0,01 атм, забирает кислород из ресивера 10, сжимает его и подаст в ресивер 8 и в линию потребителя через

560109 клапан 20. Одновременно с этим проискодит наполнение первой полости вытсснителя 9 кислородом: когда поршень в этой полости идет к нижней мертвой точке клапан 21 открыт, и кислород заполняет полость. После этого двп>кение поршней прекращается до начала следующего вытеснптельного режима. Одновременноо пропскодит выталкивание азота из второй полости вытеснителя 9 в атмосферу через клапан 24. Когда заканчивается десорбционный режим, клапаны 23 и 18 закрываются, и цикл повторяется. Предлагаемая холодильная установка может быть использована для выделения любого другого компонента пз газовой смеси при использовании в адсорбере сорбента, адсорбирующего выделяемый компонент в низкотемпературном режиме.

Формула изобретени";

Холодильная установка по открытому циклу

Гиффорда — Мак Магона для разделения raзовой с;:еси, например воздука, содержащая компрессор, соединенный через фильтр-осушптель с цилиндром, в котором перемещается поршень-вытеснптель, адсорбер. регенераторы и дополшггсльный компрессор для отвода отделяемого от смеси компонента, включенный в сксму установки чсрез респверы высокого и низкого давлений, и автоматическую клапанную группу, отличающаяся тем, что, с целью повышения чистоты отделяемого компонента, за респвером высокого давления установлен двукполостной вытеснитель, например, меморанного типа, подключенный одной полостью черсз один пз регенераторов к выкодному участку, а другой через встроенный в этот pcãå tñðàòoð змеевик к вкодному участку адсорбера, причем адсорбер выполнен выносным и соединен с колодной полостью цилиндра и с регснераторамп с помощью автомати :о чески>, клапанов, действующпк по заданной программе.

560109

Составитель И. Калинникова

Тсхред О. Тюрина Корректор Л, Денискина

Редактор М. Рыбалова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1382f12 Изд. № 482 Тираж 725 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4 5